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          空氣預熱器介紹

          2017-08-01

          一、空氣預熱器概述

           

          空氣預熱器是煉油廠加熱爐節能降耗的重要設備,其通過對爐內高溫煙氣與燃燒所用空氣進行熱交換,達到降低排煙溫度,提高空氣溫度的目的,進而提高熱效率,降低燃料消耗,減少有害氣體(如二氧化硫、氮氧化物等)的排放。但過低的排煙溫度會引起設備露點腐蝕,降低空預器使用壽命。為此,以避開煙氣露點腐蝕,提升熱效率為動力,推動了各種類型空氣預熱器功能的不斷提升和完善,使得各種類型的空預器在煉油化工行業輪番應用,帶動了空預器行業的發展。
           

          二、空氣預熱器原理

           

          空氣預熱器的工作原理是:受熱面的一側通過煙氣、另一側通過空氣進行熱交熱,結果是空氣吸熱,煙氣放熱,從而使煙氣排煙溫度下降,提高煙氣余熱的利用程度。經過多年來的發展,空預器的結構變得復雜多樣,就位置而言,有放置在爐頂上,也有安放在地面上;就結構而言,有回轉、列管、板式、熱管之分。

           

          三、空氣預熱器作用

           

          空預器在節能降耗中重要作用體現在:
            1、改善并強化燃燒:當經過預熱器后的熱空氣進入爐內后,加速了燃料的干燥、著火和燃燒過程,保證爐內穩定燃燒,起著改善、強化燃燒的作用。
            2、強化傳熱:由于爐內燃燒得到改善和強化,加上進入爐內的熱風溫度提高,爐內平均溫度水平也有提高,從而可強化爐內輻射傳熱。
            3、減小爐內損失,降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率:由于爐內燃燒穩定,輻射熱交換的強化,可以降低化學不完全燃燒損失;另一方面,空氣預熱器利用煙氣余熱,進一步降低了排煙損失,因此,提高了鍋爐熱效率。根據經驗,當空氣在預熱器中溫度升高1.5℃時,排煙溫度可降低1℃。在鍋爐煙道中安裝空氣預熱器后,如果能把空氣預熱150-160℃,就可以降低排煙溫度110-120℃,可將鍋爐熱效率提高7%-7.5%,可節約燃料11%-12%。

            

          四、空氣預熱器的分類

           

          從工藝上,將空氣預熱器分為煙氣間接預熱空氣和直接預熱空氣兩種:

          間接預熱空氣的主要有早期的工藝分支物流預熱空氣,冷進料-熱油預熱空氣,熱載體預熱空氣,這些方案在上世紀80年代在常減壓蒸餾裝置得到應用,并取得了很好的經濟效益,現在由于優化換熱流程技術的完善,將爐子和空氣預熱器加入,反而使工藝控制復雜化,因此較少使用。煙氣直接預熱空氣的方案就是直接將熱量傳遞給空氣,它雖然有氣-氣傳熱效果差的弱點,但自成系統,與其它工藝過程無關,當空預器出現故障時,不會影響整個工藝過程,因此在煉油加熱爐上得到了廣泛的應用。

          按其換熱特點,空預器分為管式(鋼管、鑄鐵管、玻璃管、搪瓷管)空預器,熱管式空預器,板式空預器、水熱媒空預器、回轉式空預器等。各式各樣的空預器的結構、工作原理、設計計算方法各不相同,適用范圍也不相同。就石油化工行業而言,歐洲國家比較喜歡鋼管-鑄鐵管-玻璃管三段組合式空氣預熱器,美國用回轉式空預器較多,國內則是熱管式空氣預熱器用的最為普遍。

          1、管式空氣預熱器是最早使用的空氣預熱器,為氣-氣換熱,制造簡單,維護成本低,存在傳熱效率率低、重量大。存在嚴重的露點腐蝕問題,目前應用的搪瓷管、玻璃管預熱器都是管式空預器變代升級。

          2、熱管式空氣預熱器開發于上世紀60年代,利用水的相變進行熱交換,傳熱效率高,安裝方便,性價比較高,是目前國內應用最多的一種空氣預熱器。

          3、板式空氣預熱器采用波紋板片作為傳熱元件,一定數量的波紋板片疊合成板束,煙氣-空氣通過板片直接換熱, 目前在用的都是單程強制換熱,換熱面積大,熱效率高。

          4、水熱媒空氣預熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒,建立一個閉路循環系統。熱媒水通過放置在加熱爐對流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣的熱量 ,再通過布置在鼓風機出口的空氣預熱器放出熱量,加熱空氣,如此循環將煙氣熱量傳遞 給加熱爐所需的空氣。

          5、回轉式空氣預熱器內置蓄熱元件,放置在扇形隔倉內,交替與煙氣和空氣進行換熱。

           

          五、空氣預熱器的展望

           

          長期的實踐表明:空預器的發展進步,其動力就是圍繞提高熱效率、克服煙氣露點腐蝕,保證設備長周期運行所展開,為避開露點腐蝕,工程技術人員想盡各種方案,從管式至熱管至水熱媒,再至板式空預器,其核心就是避免露點腐蝕,提高熱效率。將來的空氣預熱器將從材料的角度,直接選擇真正的抗露點腐蝕材料,將使空預器的結構大大簡化,從根本上解決露點腐蝕問題,再結合工藝上傳熱技術的改進,將來的空氣預熱器將逐步過渡到操作簡便,免維護,長周期運行的軌道上來,一批新型的抗露點腐蝕預熱器將更好地服務于各行各業。

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